Solu

Laura Partanen

Anatomia ja fysiologia 1

Peruselintoiminnat

Yleistä

Elimistö koostuu soluista ja soluväliaineesta

Makroskooppinen – mikroskooppinen

Mm. liikkumiskyky, reagointi ärsykkeisiin, aineenvaihdunta ja

lisääntymiskyky erottaa elävän materian ei-elävästä

Solut tuottavat aineita, joita ne tarvitsevat toimintaansa

Lihassoluissa aktiinia ja myosiinia -> lihassupistus

Hermosoluissa pitkiä ulokkeita -> johtavat hermoärsykettä

Epiteelisolujen rakenne -> peittävät, ovat litteitä

Solut erilaistuvat toimintaa vastaaviksi

Kaikissa elävissä soluissa on aineenvaihduntaa

Ottavat ympäristöstä ravintoaineita, valmistavat erilaisia aineita,

erittävät ulkopuolelleen kuona-aineita

Solun kemiaa

N. 4/5 vettä

Kuivapainosta

N. 80% proteiineja eli valkuaisaineita

N. 10% lipidejä eli rasvoja

N. 10% hiilihydraatteja ja nukleiinihappoja

Nukleiinihapot muodostavat DNA:n

Proteiinit syntyvät DNA:n mukaisesti aminohapoista, jotka ovat

toisissaan kiinni yhtenä tai useampana peptidiketjuna

Proteiini

http://fi.wikipedia.org/wiki/Tiedosto:Protein-structure.png

• Proteiinimolekyylit koostuvat

yhdestä tai useammasta

peptidiketjusta

• Ketjut koostuvat peräkkäin

toisiinsa sitoutuneista

aminohapoista

• Monissa proteiineissa on

mukana muitakin

molekyyliryhmiä

-> hiilihydraatteja

-> rasvoja

-> erilaisia metalli-ioneja

Reseptorit

Toimivat sitoutumiskohtina aineille

Sijaitsevat sekä solun ulkopinnalla että sisäpuolella

Erilaiset viestiaineet (välittäjäaineet, hormonit, kasvutekijät)

sitoutuvat kukin omaan reseptoriinsa, samoin lääkeaineet

Solun aineenvaihdunta muuttuu

Signalointi muuttuu

Ovat spesifisiä: yksi tai vain muutama aine pystyy sitoutumaan

kuhunkin reseptorilajiin

Reseptorin toiminta

http://course1.winona.edu/sberg/308s10/Lec-note/Receptors.htm

Entsyymit

Sitoo reseptorin tavoin jotain tiettyä ainetta, substraattia

Muuttaa substraattia mm. pilkkomalla sitä tai liittämällä sen

toiseen aineeseen

Reaktion tapahduttua substraatti irtoaa entsyymistä

Ihmiselimistössä tuhansia entsyymejä

Useimmat elimistön kemialliset reaktiot ovat entsymaattisia

Nopeuttavat reaktioita

Nimetään –aasi päätteellä

Muoto ja toiminta riippuu mm. lämpötilasta ja pH:sta

Entsyymin toiminta

http://flawedthinkerthinks.blogspot.com/

Solun osat

Pienoiselimet eli organellit

Solukalvo

Solulima

Solun tukiranka

Solulimakalvosto

Golgin laite

Lysosomit

Mitokondriot

Tuma

Kullakin oma toimintansa

Ovat suunnilleen samanlaisia ihmisen eri kudosten soluissa

Solukalvo

Rasva- ja valkuaisaineista muodostunut

Rasvaliukoinen osa keskellä

Erottaa kaksi koostumukseltaan erilaista nestetilaa -> soluliman ja solujen

välisen kudosnesteen

Aineiden kuljetus solukalvon läpi tapahtuu joko diffuusiolla, ionikanavien

kautta, kuljetusproteiinin tai endosytoosin avulla

http://www.solunetti.fi/fi/solubiologia/solukalvo/

Solulima eli sytoplasma

Solunsisäinen aine,

lukuunottamatta tumaa

Organellit

Sisältää runsaasti vettä ja

siihen liuenneita suoloja,

entsyymejä ja muita

valkuaisaineita sekä

monenlaisia

aineenvaihduntatuotteita

http://peacethought.com/miracles.htm

Solun tukiranka

Solulimassa on lukuisia erikokoisia säikeitä, jotka muodostavat solun

tukirangan

Pitää solun muotoa yllä ja osallistuu solun toimintoihin

http://notesforpakistan.blogspot.com/2010/

09/cytoskeleton-short-note.html

Solulimakalvosto eli endoplasminen

reticulum

Putki- ja rakkulajärjestelmä

Muodostaa onkeloston, joka syntetisoi ja kuljettaa monenlaisia aineita

Karkeapintainen (ribosomeja pinnalla) kalvosto

Eritettävät proteiinit, uutta kalvostoa solun tarpeisiin

Sileäpintainen kalvosto -> entsyymit, aineiden muokkaus (hormonit, lääkeaineet jne.), mm. lipidien ja

hiilihydraattien valmistus

http://liquidbio.pbworks.com/w/page/11135266/Matth

ew-Damstrom-Organelles-Project

Ribosomit

Osa ribosomeista kiinnittyneenä

karkeapintaisen endoplasmisen

reticulumin pinnalle

Osa ribosomeista on irrallaan syto-

plasmassa

Ovat muodostuneet ribonukleiini-

haposta eli RNA:sta ja valkuais-

aineista

Tehtävänä on valmistaa tumasta

tulevien lähetti-RNA-molekyylien

ohjeiden mukaan proteiineja

http://www.solunetti.fi/fi/solubiologia/endoplasmakalvosto/2/

Golgin laite

Tuman läheisyydessä

Viimeistelee

proteiinimolekyylejä ->

ns. ”osoitelappu”

Proteiinit pakataan

rakkuloihin

Valmiit tuotteet irtoavat

golgin laitteen toiselta

puolelta ja ne kuljetetaan

esimerkiksi lysosomeihin

tai eritetään ulos solusta

http://creationrevolution.com/2010/11/golgi-apparatus-steel-industry-of-the-simple-cell-

%E2%80%93-part-6/

Lysosomit

Golgin laitteessa muodostuneita

rakkuloita

Sisältävät pilkkovia entsyymejä

Toimivat solunsisäisessä ruuan-

sulatuksessa

Fuusio endosytoosilla

sisäänotettuun rakkulaan

Solun puolustautuminen ->

hajottavat bakteereja jne

Solun omien kalvostojen ym.

hajoitus

Solun kuollessa lysosomien kalvot

rikkoutuvat -> autolyysihttp://missbakersbiologyclasswiki.wikispaces.com/4th+Period%27s+Cell

Mitokondriot

Toisissa soluissa mitokondrioita ei

ole lainkaan, toisissa runsaasti

Riippuu energian tarpeesta

Ovat solun ”voimalaitoksia”

Muodostavat ATP:tä eli adenosiini-

trifosfaattia -> luovuttaa energiaa

joko suoraan tai välillisesti

Oksidatiivinen fosforylaatio

http://micro.magnet.fsu.edu/cells/mitochondria/mitochondria.html

Oksidatiivinen fosforylaatio

Tapahtuu mitokondrioissa

Elektronien siirtäminen hapelle antaa energiaa ATP:n

valmistukseen

Suurin osa glukoosista ja muista energianlähteistä saatavasta

ATP:sta muodostuu oksidatiivisessa fosfyrylaatiossa

Solujen hapetus-pelkistysentsyymit toimivat elektronin-

siirtäjinä

Näissä reaktioissa vapautuu energiaa, joka valjastetaan ATP:n

muotoon

Tuma

Tumakotelo ympärillä

Tumajyvänen eli nucleolus -> sis. runsaasti RNA:ta

Geenit sijaitsevat tuman kromosomeissa -> ovat muodostuneet

DNA:sta eli deoksiribonukleiinihaposta ja proteiineista

http://imcurious.wikispaces.com/Period+1+Midterm

+Review+2009

DNA

Solunjakautumisten välillä kromosomit

DNA-kaksoiskierteenä

Haploidissa 23 kromosomia

22 autosomia eli tavallista kromosomia

1 sukupuolikromosomi -> X tai Y

Haploideja: munasolut, siittiöt

Diploideja (2x23=46): muut solut

44 autosomia, 2 sukupuolikrom.

Nainen: XX, mies: XY

Yksilön sukupuoli määräytyy siittiön

(22+X/22+Y) penetroituessa

munasoluun (22+X)

Siittiöitä sekä X- että Y-

sukupuolikromosomillahttp://publications.nigms.nih.gov/thenewgenetics/chapter1.html

Geenit eli perintötekijät

Geenit sijaitsevat DNA:ssa

Yksi geeni = DNA-pätkä, jonka ”ohjeiden” mukaisesti voidaan valmistaa yksi

proteiinimolekyyli

Tieto proteiinin valmistamisesta on DNA:ssa emästen järjestyksessä

DNA:n emäkset: A = adeniini, T = tymiini, C = sytosiini, G = guaniini

DNA kopioidaan -> transkriptio

DNA kaksijuosteinen -> yksijuosteinen DNA = RNA (sokeri on riboosi deoksiriboosin

sijaan) -> lähetti-RNA (mRNA)

RNA:ssa tymiinin sijasta yhtenä emäksenä urasiili = U

Lähetti-RNA kulkeutuu tumasta sytoplasman puolelle kiinnittyen ribosomiin

RNA:n mukaan peptidiketjun rakentaminen siirtäjä-RNA:n avulla (tRNA) -> translaatio

Aminohappoja ihmisellä 20 kpl

DNA:sta RNA:ksi

http://leavingbio.net/HEREDITY-ORDINARY%20LEVEL.htm

DNA RNA

A = adenosiini T= tymiini U=urasiili

G= guaniini C= sytosiini

Proteiini-

synteesi

Geenien kopioitumista säätelevät muiden geenien tuottamat transkriptiotekijät

Kromosomisto sama kaikissa soluissa, kuitenkin solut ovat erilaistuneet tiettyjen

proteiinien tuottamiseen

Proteiinien muodostus riippuu myös elämänkaaren vaiheista

http://www.themcatblog.com/wordpress/?paged=3

Proteiinien laatukontrolli ja tuhoutuminen

Proteiinisynteesiä tapahtuu jatkuvasti runsain määrin

-> myös viallisia tuotteita syntyy

-> tarkistus- ja korjausmenetelmät

Vika voi syntyä DNA:n kopioitumisessa = transkriptiossa tai mRNA:n lukemisessa

= translaatiossa

DNA luetaan tumassa, transkriptiossa syntyy mRNA, joka poistuu tumasta ja

kiinnittyy ribosomiin, lähetti-RNA tuo oikean aminohapposekvenssin omaavat

kodonit paikalleen ja samalla syntyy peptidiketjua

Solujen lukumäärän säätely

Ihmisen kehitys on solujen kasvua, jakautumista ja erilaistumista

Monet solut lyhytikäisiä (mm. verisolut, epiteelit)

Toiset solut menettävät jakautumiskykynsä erilaistuessaan (mm. hermosolut)

Eräät solujen erittämät peptidit estävät terveessä kudoksessa muiden solujen

lisääntymistä ja kasvua (mm. interferonit)

Uusiutumisen edellytys on, että ”vanhojen” solujen on kuoltava

Perintötekijät ja naapurisolujen signaalit ohjaavat

Tällöin solut kuolevat, hajoavat ja ne fagosytoidaan = apoptoosi = ohjelmoitu

solukuolema

Mitoosi

Solun elämänkaaren vaiheina mitoosi eli jakautumisvaihe ja välivaihe

Välivaiheen aikana solun kromosomit ja sentrosomit (tuman läheisyydessä olevat

solukeskukset, jotka muodostavat sukkulajärjestelmän) kahdentuvat

Kahdentumista seuraa mitoosi

Sentrosomit asettuvat solun eri päihin jättäen kromosomit välilleen ja

muodostaen sukkulajärjestelmän

Sukkulajärjestelmä mikrotubuluksineen (=sukkularihmat) erottaa kahdentuneet

kromosomit toisistaan

-> solu on jakaantunut kahdeksi

Mitoosi

http://www.solunetti.fi/fi/solubiologia/m-solunjakautuminen/

Meioosi eli sukusolujen jakautuminen

Munasolujen ja siittiöiden muodostuminen

Valmiissa sukusolussa siis haploidinen määrä kromosomeja = 23 kpl

Kaksi peräkkäistä solunjakautumista

Syntyy 4 haploidista sukusolua

Miehellä kaikista voi kehittyä siittiö

Naisella vain yhdestä tulee munasolu ja muut surkastuvat

Kuhunkin sukusoluun tulee autosomaaliset geenit sattumanvaraisesti isältä ja

äidiltä

Meioosi eli

sukusolujen

jakautuminen

http://www.gunthersclass.com/meiosis.html

Tekijäinvaihto

http://www.solunetti.fi/fi/kehitysbiologia/suvullinen_periytyminen/

Perintötekijöiden muuttuminen eli mutaatio johtuu yleensä DNA:n

synteesivirheestä

Mutaatiot ovat yleensä joko yhdentekeviä tai vahingollisia, hyödyllisiä harvoin

Sukusolujen mutaatiot -> sukupolvelta toiselle, alkion kuolema

Somaattiset mutaatiot -> kudosominaisuudet, ei periydy

Mitoosien ja meioosien määrä -> mutaatioita siihen nähden vähän

Korjausmekanismit

Luonnonvalinta

Mutaatioita saadaan syntymään kokeellisesti mm. säteilyttämällä soluja,

käsittelemällä niitä syöpää aiheuttavilla aineilla = karsinogeeneillä tai

happiradikaaleilla, niitä syntyy myös ilman havaittavaa syytä

Perinnöllisyyslääketiede

Perinnöllisyystiede eli genetiikka tutkii perintötekijöiden rakennetta, toimintaa

ja periytymistä sekä niiden vaikutusta yksilöiden ominaisuuksiin

Paljon lääketieteellisiä sovelluksia

Lääkeaineiden aineenvaihdunta -> lääkkeiden teho ja vaikutusaika

potilasriippuvaista

Kudos- ja elinsiirrot -> ihmiset kuuluvat eri kudosryhmiin,

yhteensopivuudet, mahdolliset hylkimisreaktiot

Isyystutkimukset

DNA-sormenjäljet , kudosnäytteet

Geenitekniikka -> liitetään bakteerin DNA:han ihmisen DNA:ta: mm.

ihmisinsuliini, hormoneja, proteiineja, terveiden geenien siirtäminen

virusvektoreiden avulla sairaaseen ihmiseen

Mitokondriot -> äidinpuoleinen periytyminen

Synnynnäiset sairaudet

Perinnöllinen eli geenimuutokseen perustuva vika voi ilmetä

Aineenvaihduntahäiriönä

Jonkin elimen epämuodostumana eli anomaliana

Synnynnäinen ≠ perinnöllinen

Osa hankinnaisia, mm. viruksien aiheuttamina, hapenpuutteesta, äidin käyttämien

lääkkeiden tai alkoholin vaikutuksesta, rtg-säteilystä, äidin kärsimästä puutostilasta…

Useimmat perinnöllistä sairautta aiheuttavat geenit ovat harvinaisia

Toisinaan vain joissakin suvuissa esiintyviä

Yleensä kyseessä on peittyvä eli resessiivinen ominaisuus

Tauti ilmenee, jos viallinen geeni on peritty sekä isältä että äidiltä

Suurempi mahdollisuus sukulaisavioliitoissa

Suomalaisilla geeni saattaa yllättäen esiintyä molemmilla vanhemmilla, vaikkei

sukulaisuus-suhdetta olisikaan -> suomalaisen alkuväestön harvalukuisuus

Lähdeluettelo

Bjålie JG, Haug E, Sand O, ym. Ihminen: Fysiologia ja anatomia.

Nienstedt W, Hänninen O, Arstila A, Björkqvist S-E. Ihmisen fysiologia ja anatomia.

www.solunetti.fi, solubiologia.